化学人教版（2019）选择性必修2 3.1.2晶胞、晶胞结构的测定（共48张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 3.1.2晶胞、晶胞结构的测定（共48张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-02-20 21:45:11 | ||
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文档简介
(共48张PPT)
第一节 物质的聚集状态和晶体的常识
第三章 晶体结构和性质
第二课时
晶胞、晶胞结构的测定
学习目标
1.认识简单的晶胞，通过典型晶胞的学习，类推其他晶胞的分析方法。
2.学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数和化学式。
3.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。
4.初步学习晶体密度计算的方法。
怎样描述晶体中的微粒在空间的排列规律？
氯化钠晶体结构
铜晶体结构
晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。
金刚石结构
思路：“以小见大”
一、晶胞
1、概念：
描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
铜晶胞
铜晶体结构
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
铜的晶体结构模型
铜的晶胞模型
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻，然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。
蜂巢与蜂室
铜晶胞
铜晶体
思考：作为晶体的基本重复单元，晶胞应满足什么要求？
在空间按一定周期性有序重复，堆积成整块晶体。
晶胞的形状是单一的还是多样的？
相邻晶胞之间有空隙吗？
如何体现周期性有序重复？
能否选择球体作为晶胞的形状？
单一形状
无隙堆积
平移复原
晶胞
将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
不满足无隙堆积
晶胞堆积方式展示
晶胞
晶体
无隙并置
平移复原
将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
各晶胞之间无缝隙
平行排列，取向相同
各个晶胞完全等同（组成和几何空间），
且晶胞间共顶角、共棱、共面
另一种表述
2、晶体和晶胞的关系
一般来说,常规的晶胞都是平行六面体,整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”：是相邻晶胞之间没有任何间隙。
(2)“并置”：是所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
(3)完全等同：所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
平行六面体
无隙并置
正方体 或 长方体
3、晶胞的特征：
注意：晶胞是无形的，是人为划定的。同一个晶体中，所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
一般来说，晶胞都是平行六面体(其边长不一定相等也不一定垂直)。通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个晶胞完全重合。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。
晶胞不是孤立存在的。
晶胞
平行六面体
8个顶角相同
3套各2个平行面分别相同
3套各4根平行棱分别相同
金刚石晶胞
CO2晶胞
NaCl晶胞
铜晶胞
Na＋
Cl－
讨论：分析以下几种晶胞，总结平行六面体晶胞满足的条件：
练习：判断下列4个图中结构，属于晶胞的是
√
8个顶角不相同
3套各4根平行棱
不相同
3套各2个平行面
不相同
判断是否是晶胞的方法一：顶点/平行面/平行棱是否完全相同
练习：下面是从NaCl晶体最小平行六面体，是否可以作为晶胞？
8个顶角不相同
不能平移复原
判断是否是晶胞的方法二：能否平移复原
练习：若下图是某晶胞的残缺结构，要使其恢复晶胞资格，你认为应该如何改动？
4、判断是否是晶胞的方法：
①顶点/平行面/平行棱是否完全相同
②能否平移复原
课堂练习：判断下列六面体是否是晶胞？
A图中的晶体结构满足
晶胞的特点，是晶胞。
B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
59-2.下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中： —X， —Y， —Z。其中对应的化学式不正确的是
√
下图AC均不是晶胞，不能重复，题目本身就是错题
讨论：我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗？
每个顶点:1/8
每个面心:1/2
金属铜一个晶胞的铜原子数：
8×1/8+6×1/2=4
铜晶胞中含有8个顶点、6个面心
◆平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算(如下图)
体心：1
8个晶胞共用一个顶点：每个分摊1/8
4个晶胞共用一条棱边：每个分摊1/4
2个晶胞共用一个面棱：每个分摊1/2
面心：1/2
体心：1
棱边：1/4
顶点：1/8
5、晶胞中粒子个数的计算—— 均摊法
“均摊法”是计算每个晶胞平均拥有的粒子数目的常用方法。其基本理念是每个粒子被n个晶胞所共用，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
④顶点:由8个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/8
③棱上:由4个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/4
①体心:由1个晶胞拥有，该晶胞独自拥有该粒子
②面心:由2个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/2
（1）平行六面体晶胞中粒子的计算方法
（2）六方（六棱柱）晶胞中粒子的计算方法
顶角：1/6
上、下棱：1/4
侧棱：1/3
面上：1/2
内部：1
六棱柱(六方)晶胞
（3）正三棱柱晶胞中粒子的计算方法
顶点：1/12
侧棱：1/6
内部：1
上下棱：1/4
三棱柱晶胞
练习：如图是NaCl 晶胞，数数Na+ 和 Cl-个数？
Cl-
Na+
8× ＋ 6× ＝4
8
1
2
1
12× ＋1 ＝4
4
1
Cl- 位于_______和_________
Na+位于_______和_________
面心
顶角
体心
棱上
该晶胞中包含4个Na+和4个Cl-
步骤一：先明确微粒在晶胞中的位置关系
步骤二：采用均摊法计算
①明确微粒在晶胞中的位置关系（体、面、棱、顶）。
②基于位置采用均摊法进行计算。
方法技巧：计算晶胞中含有微粒数目--均摊法
顶角1/8
面1/2
棱1/4
内1
顶角1/6
面1/2
上、下棱1/4
侧棱1/3
内1
顶角1/12
面1/2
上、下棱1/4
侧棱1/6
内1
六棱柱
三棱柱
立方体
AB
A
B
A原子数
8× ＝1
8
1
1
B原子数
问：下列晶胞中A和B原子各有多少个 你能写出化学式吗？
球棍模型
比例填充模型
A原子数
B原子数
顶角
体心
晶胞1
晶胞2
X：6/12=1/2
Y：6/4+3/6=2
Z：1
Mg：12/6+2/2=3
B:（在体内） 6
计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。
X2ZY4
MgB2
晶体化学式的确定:观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。
对点训练
科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（ ）
A.Ti14C13 B.Ti4C4 C.TiC D.Ti13C14
A
特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒不采用无隙并置方式排列，
故不能采用均摊法来确定化学式！
一个气态团簇分子，其化学式就是其分子式，应直接数出原子数。
晶体化学式的含义：
一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是每个晶胞)中各类原子或离子数目的最简整数比。
拓展训练
堆积图特点：
能展示粒子的相对大小，晶胞对粒子的占有率，粒子与粒子的堆积接触和空隙。
点阵图特点：
能清晰展示粒子在晶胞中的相对位置，有利于分析点、线、面、角的关系。
两种晶胞图
思考与讨论：
(1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？
(2)数一数，它们分别平均含有几个原子？
晶胞有三套各4根平行棱，有3套各两个平行面
金属钠（Na） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C）
晶胞不一定都取平行六面体
中学要求掌握平行六面体晶胞
1、晶体密度计算公式：
m:一个晶胞质量（g)
V：一个晶胞体积（cm3)）
二、晶体的密度的计算
2、计算步骤
(1)晶胞质量m的计算
①选取一个晶胞。
②用“均摊法”确定晶胞（或所截取的结构单元）中所含的原子、分子或离子数目，进而确定组成单质或化合物“粒子”的数目，设为N。
③计算晶胞中所含“粒子”的物质的量
④计算晶胞的质量： （M为该微粒的摩尔质量）。
Na+
Cl－
(3)由
计算晶胞的密度，即晶体的密度。
(2)计算晶胞的体积V。
注意单位换算: 1m=102cm=109nm=1010 =1012pm
练习：该晶胞中，若两个距离最近的Na＋核间距为a cm，则晶体的密度ρ = _______ g·cm-3。
晶胞的边长:
b=√2 a cm
晶胞分摊4个NaCl
ρ = =
N · M
b3 · NA
4×58·5
(√2 a)3 ×NA
=
58·5√2
a3 · NA
g·cm－3
课堂练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：(A表示阳离子)
A
B
化学式：
AB
化学式：
AB2
C
化学式：
ABC3
准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。是一种特殊的聚集状态。
准晶具有完全有序的结构,然而又不具有晶体所应有的平移对称性,因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
探究——准晶：
银铝准晶体的原子模型
准晶具有独特的属性,坚硬又有弹性、非常平滑,而且与大多数金属不同的是其导电性、导热性很差,因此在日常生活中大有用武之地。
晶体的平面点阵只能有二、三、四、六重轴（重轴n=360/α，α为旋转角度）而准晶可以有五、八、十、十二重轴。
课堂练习6：2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼，以表彰他发现了准晶体。准晶体材料具有硬度高，不易损伤，使用寿命长等特点.下列叙述错误的是( )
A.自然界中的固体可分为晶体、准晶体和非晶态物质
B.准晶体是一种介于晶体和非晶态物质之间的固体
C.准晶体材料的应用具有较大的发展空间
D.化学式为Al63Cu24Fe13的准晶体不可与稀硝酸发生反应
D
X射线管
铅板
晶体
三、晶胞结构的测定
1、测定晶体结构仪器、方法及原理
X射线衍射原理：单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
最常用的仪器是X射线衍射仪
单晶衍射图
非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比
2、X射线衍射图谱的应用
①X射线衍射实验获得晶胞信息
②X射线衍射实验获得分子信息
衍射图
晶胞形状和大小
分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
原子在晶胞里的数目和位置
计算获得
结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系
根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角，得出分子的空间结构。
◆衍射方向
——晶胞的形状、大小与取向
◆衍射强度
——原子的种类与位置
1.X射线衍射原理
单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
【课堂小结】
2.X射线衍射实验获得晶胞信息
3.X射线衍射实验获得分子信息
晶体的X射线衍射实验图经过计算,可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等,以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
通过晶体X射线衍射实验,可以测定晶胞中各个原子的位置(坐标),根据原子坐标,可以计算原子间的距离,判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角,得出分子的空间结构。
课堂练习7：下列有关说法正确的是（ ）
A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同
C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，
不能推出乙酸分子的空间结构
D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定
键长和键角
A
Na+
Cl－
课堂练习8：(1)每个晶胞中平均有____个Na＋，____个Cl－；
(2)在NaCl晶体中，每个Na＋周围最近距离的Cl－有___个；每个Cl－周围最近距离的Na＋有___个。
(3)在NaCl晶体中，每个Na＋周围最近距离的Na＋有____个。
(4)该晶胞中，若两个距离最近的Na＋核间距为a cm，
则晶体的密度ρ = _______ g·cm-3。
4
4
6
6
12
课堂小结
晶胞
概念
计算原子个数—均摊法
特点
结构的测定—X射线衍射实验
晶体
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
8个顶角相同、3套各4根平行棱分别相同、3套各2个平行面分别相同的最小平行六面体
1、下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中：○—X，●—Y，?—Z。其中对应的化学式不正确的是（ ）
课堂达标
B
2、某晶胞的结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A. 3:9:4 B. 1:4:2 C. 2:9:4 D. 3:8:4
B
3.话筒是声电转换的换能器,在话筒中有一种材料的结构如图所示,它的主要成分是钛酸钡,根据晶胞的结构示意图,可知它的化学式是( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
D
4、2011年,以色列化学家谢赫特曼因发现准晶体获诺贝尔化学奖。由于准晶体原子排列不具有周期性,因此准晶体材料硬度很高,同时具有一定弹性,不易损伤,使用寿命长。这种材料的应用有较大发展空间。下列说法不正确的是 ( )
A.液晶不是准晶体
B.准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体
C.自然界的固态物质分为晶体和非晶体
D.构成晶体的微粒在空间呈现有规则的重复排列
C
5、石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构(如图)，图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_____。
2 : 3
3
2
6、下图是超导化合物一钙钛矿晶体中晶胞的结构。请回答：
(1)该化合物的化学式为____________。
(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近
且相等的其他钛离子共有____个。
(3)该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比
是 ____________ 。
CaTiO3
6
Ca O Ti
3∶1∶1
7、(2018年全国Ⅲ卷)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图，六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏伽德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm－3(列出计算式)。
ρ =
N · M
abc · NA
6×65
6× ×a2c×NA
3
4
√
=
第一节 物质的聚集状态和晶体的常识
第三章 晶体结构和性质
第二课时
晶胞、晶胞结构的测定
学习目标
1.认识简单的晶胞，通过典型晶胞的学习，类推其他晶胞的分析方法。
2.学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定微粒个数和化学式。
3.知道X射线衍射实验是测定晶体结构的常用方法。
4.初步学习晶体密度计算的方法。
怎样描述晶体中的微粒在空间的排列规律？
氯化钠晶体结构
铜晶体结构
晶体：内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性排列而构成的具有规则几何外形的固体。
金刚石结构
思路：“以小见大”
一、晶胞
1、概念：
描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
铜晶胞
铜晶体结构
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
铜的晶体结构模型
铜的晶胞模型
晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻，然而蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。
蜂巢与蜂室
铜晶胞
铜晶体
思考：作为晶体的基本重复单元，晶胞应满足什么要求？
在空间按一定周期性有序重复，堆积成整块晶体。
晶胞的形状是单一的还是多样的？
相邻晶胞之间有空隙吗？
如何体现周期性有序重复？
能否选择球体作为晶胞的形状？
单一形状
无隙堆积
平移复原
晶胞
将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
不满足无隙堆积
晶胞堆积方式展示
晶胞
晶体
无隙并置
平移复原
将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
各晶胞之间无缝隙
平行排列，取向相同
各个晶胞完全等同（组成和几何空间），
且晶胞间共顶角、共棱、共面
另一种表述
2、晶体和晶胞的关系
一般来说,常规的晶胞都是平行六面体,整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
(1)“无隙”：是相邻晶胞之间没有任何间隙。
(2)“并置”：是所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
(3)完全等同：所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
平行六面体
无隙并置
正方体 或 长方体
3、晶胞的特征：
注意：晶胞是无形的，是人为划定的。同一个晶体中，所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
一般来说，晶胞都是平行六面体(其边长不一定相等也不一定垂直)。通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个晶胞完全重合。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。
晶胞不是孤立存在的。
晶胞
平行六面体
8个顶角相同
3套各2个平行面分别相同
3套各4根平行棱分别相同
金刚石晶胞
CO2晶胞
NaCl晶胞
铜晶胞
Na＋
Cl－
讨论：分析以下几种晶胞，总结平行六面体晶胞满足的条件：
练习：判断下列4个图中结构，属于晶胞的是
√
8个顶角不相同
3套各4根平行棱
不相同
3套各2个平行面
不相同
判断是否是晶胞的方法一：顶点/平行面/平行棱是否完全相同
练习：下面是从NaCl晶体最小平行六面体，是否可以作为晶胞？
8个顶角不相同
不能平移复原
判断是否是晶胞的方法二：能否平移复原
练习：若下图是某晶胞的残缺结构，要使其恢复晶胞资格，你认为应该如何改动？
4、判断是否是晶胞的方法：
①顶点/平行面/平行棱是否完全相同
②能否平移复原
课堂练习：判断下列六面体是否是晶胞？
A图中的晶体结构满足
晶胞的特点，是晶胞。
B图中的晶体结构，不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
C图中的晶体结构，不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
D图中的晶体结构，不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
59-2.下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中： —X， —Y， —Z。其中对应的化学式不正确的是
√
下图AC均不是晶胞，不能重复，题目本身就是错题
讨论：我们能计算出这个铜晶胞平均含有的铜原子数目吗？
每个顶点:1/8
每个面心:1/2
金属铜一个晶胞的铜原子数：
8×1/8+6×1/2=4
铜晶胞中含有8个顶点、6个面心
◆平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算(如下图)
体心：1
8个晶胞共用一个顶点：每个分摊1/8
4个晶胞共用一条棱边：每个分摊1/4
2个晶胞共用一个面棱：每个分摊1/2
面心：1/2
体心：1
棱边：1/4
顶点：1/8
5、晶胞中粒子个数的计算—— 均摊法
“均摊法”是计算每个晶胞平均拥有的粒子数目的常用方法。其基本理念是每个粒子被n个晶胞所共用，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
④顶点:由8个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/8
③棱上:由4个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/4
①体心:由1个晶胞拥有，该晶胞独自拥有该粒子
②面心:由2个晶胞共同拥有，各晶胞各分享其1/2
（1）平行六面体晶胞中粒子的计算方法
（2）六方（六棱柱）晶胞中粒子的计算方法
顶角：1/6
上、下棱：1/4
侧棱：1/3
面上：1/2
内部：1
六棱柱(六方)晶胞
（3）正三棱柱晶胞中粒子的计算方法
顶点：1/12
侧棱：1/6
内部：1
上下棱：1/4
三棱柱晶胞
练习：如图是NaCl 晶胞，数数Na+ 和 Cl-个数？
Cl-
Na+
8× ＋ 6× ＝4
8
1
2
1
12× ＋1 ＝4
4
1
Cl- 位于_______和_________
Na+位于_______和_________
面心
顶角
体心
棱上
该晶胞中包含4个Na+和4个Cl-
步骤一：先明确微粒在晶胞中的位置关系
步骤二：采用均摊法计算
①明确微粒在晶胞中的位置关系（体、面、棱、顶）。
②基于位置采用均摊法进行计算。
方法技巧：计算晶胞中含有微粒数目--均摊法
顶角1/8
面1/2
棱1/4
内1
顶角1/6
面1/2
上、下棱1/4
侧棱1/3
内1
顶角1/12
面1/2
上、下棱1/4
侧棱1/6
内1
六棱柱
三棱柱
立方体
AB
A
B
A原子数
8× ＝1
8
1
1
B原子数
问：下列晶胞中A和B原子各有多少个 你能写出化学式吗？
球棍模型
比例填充模型
A原子数
B原子数
顶角
体心
晶胞1
晶胞2
X：6/12=1/2
Y：6/4+3/6=2
Z：1
Mg：12/6+2/2=3
B:（在体内） 6
计算下列晶胞中原子数目，确定化学式。
X2ZY4
MgB2
晶体化学式的确定:观察确认粒子种类→确定各粒子在晶胞中的位置→用均摊法求晶胞均摊各粒子的数目→求各粒子数目的最简比→确定化学式。
对点训练
科学家发现了一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子。如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，则它的化学式是（ ）
A.Ti14C13 B.Ti4C4 C.TiC D.Ti13C14
A
特别注意：气态团簇分子和纳米小颗粒不采用无隙并置方式排列，
故不能采用均摊法来确定化学式！
一个气态团簇分子，其化学式就是其分子式，应直接数出原子数。
晶体化学式的含义：
一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是每个晶胞)中各类原子或离子数目的最简整数比。
拓展训练
堆积图特点：
能展示粒子的相对大小，晶胞对粒子的占有率，粒子与粒子的堆积接触和空隙。
点阵图特点：
能清晰展示粒子在晶胞中的相对位置，有利于分析点、线、面、角的关系。
两种晶胞图
思考与讨论：
(1)晶胞有几套平行棱？有几套平行面？
(2)数一数，它们分别平均含有几个原子？
晶胞有三套各4根平行棱，有3套各两个平行面
金属钠（Na） 金属锌（Zn） 碘（I2） 金刚石（C）
晶胞不一定都取平行六面体
中学要求掌握平行六面体晶胞
1、晶体密度计算公式：
m:一个晶胞质量（g)
V：一个晶胞体积（cm3)）
二、晶体的密度的计算
2、计算步骤
(1)晶胞质量m的计算
①选取一个晶胞。
②用“均摊法”确定晶胞（或所截取的结构单元）中所含的原子、分子或离子数目，进而确定组成单质或化合物“粒子”的数目，设为N。
③计算晶胞中所含“粒子”的物质的量
④计算晶胞的质量： （M为该微粒的摩尔质量）。
Na+
Cl－
(3)由
计算晶胞的密度，即晶体的密度。
(2)计算晶胞的体积V。
注意单位换算: 1m=102cm=109nm=1010 =1012pm
练习：该晶胞中，若两个距离最近的Na＋核间距为a cm，则晶体的密度ρ = _______ g·cm-3。
晶胞的边长:
b=√2 a cm
晶胞分摊4个NaCl
ρ = =
N · M
b3 · NA
4×58·5
(√2 a)3 ×NA
=
58·5√2
a3 · NA
g·cm－3
课堂练习3：根据离子晶体的晶胞结构，判断下列离子晶体的化学式：(A表示阳离子)
A
B
化学式：
AB
化学式：
AB2
C
化学式：
ABC3
准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。是一种特殊的聚集状态。
准晶具有完全有序的结构,然而又不具有晶体所应有的平移对称性,因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
探究——准晶：
银铝准晶体的原子模型
准晶具有独特的属性,坚硬又有弹性、非常平滑,而且与大多数金属不同的是其导电性、导热性很差,因此在日常生活中大有用武之地。
晶体的平面点阵只能有二、三、四、六重轴（重轴n=360/α，α为旋转角度）而准晶可以有五、八、十、十二重轴。
课堂练习6：2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼，以表彰他发现了准晶体。准晶体材料具有硬度高，不易损伤，使用寿命长等特点.下列叙述错误的是( )
A.自然界中的固体可分为晶体、准晶体和非晶态物质
B.准晶体是一种介于晶体和非晶态物质之间的固体
C.准晶体材料的应用具有较大的发展空间
D.化学式为Al63Cu24Fe13的准晶体不可与稀硝酸发生反应
D
X射线管
铅板
晶体
三、晶胞结构的测定
1、测定晶体结构仪器、方法及原理
X射线衍射原理：单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
最常用的仪器是X射线衍射仪
单晶衍射图
非晶态和晶态SiO2粉末X射线衍射图谱的对比
2、X射线衍射图谱的应用
①X射线衍射实验获得晶胞信息
②X射线衍射实验获得分子信息
衍射图
晶胞形状和大小
分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
原子在晶胞里的数目和位置
计算获得
结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系
根据原子坐标，可以计算原子间的距离，判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角，得出分子的空间结构。
◆衍射方向
——晶胞的形状、大小与取向
◆衍射强度
——原子的种类与位置
1.X射线衍射原理
单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
【课堂小结】
2.X射线衍射实验获得晶胞信息
3.X射线衍射实验获得分子信息
晶体的X射线衍射实验图经过计算,可以获得包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等,以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
通过晶体X射线衍射实验,可以测定晶胞中各个原子的位置(坐标),根据原子坐标,可以计算原子间的距离,判断哪些原子之间存在化学键,确定键长和键角,得出分子的空间结构。
课堂练习7：下列有关说法正确的是（ ）
A.测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪
B.石英玻璃和水晶的衍射图谱相同
C.通过乙酸晶体的X射线衍射实验，只能测定晶胞中含有的乙酸分子数，
不能推出乙酸分子的空间结构
D.晶体的X射线衍射实验不能判断晶体中存在哪些化学键，也不能确定
键长和键角
A
Na+
Cl－
课堂练习8：(1)每个晶胞中平均有____个Na＋，____个Cl－；
(2)在NaCl晶体中，每个Na＋周围最近距离的Cl－有___个；每个Cl－周围最近距离的Na＋有___个。
(3)在NaCl晶体中，每个Na＋周围最近距离的Na＋有____个。
(4)该晶胞中，若两个距离最近的Na＋核间距为a cm，
则晶体的密度ρ = _______ g·cm-3。
4
4
6
6
12
课堂小结
晶胞
概念
计算原子个数—均摊法
特点
结构的测定—X射线衍射实验
晶体
晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。
8个顶角相同、3套各4根平行棱分别相同、3套各2个平行面分别相同的最小平行六面体
1、下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元的排列方式，图中：○—X，●—Y，?—Z。其中对应的化学式不正确的是（ ）
课堂达标
B
2、某晶胞的结构如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是( )
A. 3:9:4 B. 1:4:2 C. 2:9:4 D. 3:8:4
B
3.话筒是声电转换的换能器,在话筒中有一种材料的结构如图所示,它的主要成分是钛酸钡,根据晶胞的结构示意图,可知它的化学式是( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6
C.BaTi2O4 D.BaTiO3
D
4、2011年,以色列化学家谢赫特曼因发现准晶体获诺贝尔化学奖。由于准晶体原子排列不具有周期性,因此准晶体材料硬度很高,同时具有一定弹性,不易损伤,使用寿命长。这种材料的应用有较大发展空间。下列说法不正确的是 ( )
A.液晶不是准晶体
B.准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体
C.自然界的固态物质分为晶体和非晶体
D.构成晶体的微粒在空间呈现有规则的重复排列
C
5、石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构(如图)，图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_____。
2 : 3
3
2
6、下图是超导化合物一钙钛矿晶体中晶胞的结构。请回答：
(1)该化合物的化学式为____________。
(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近
且相等的其他钛离子共有____个。
(3)该晶体结构单元中，氧、钛、钙离子的个数比
是 ____________ 。
CaTiO3
6
Ca O Ti
3∶1∶1
7、(2018年全国Ⅲ卷)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图，六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏伽德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______g·cm－3(列出计算式)。
ρ =
N · M
abc · NA
6×65
6× ×a2c×NA
3
4
√
=